JP2003268425A

JP2003268425A - 高炉ダストの処理方法

Info

Publication number: JP2003268425A
Application number: JP2002114150A
Authority: JP
Inventors: Shigeaki Goto; 滋明後藤; Natsuo Ishiwatari; 夏生石渡
Original assignee: JFE Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 2002-01-11
Filing date: 2002-04-17
Publication date: 2003-09-25

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、高炉ダストを高炉において有効、か
つ経済的に再利用すると共に、炉内での塩素の循環濃化
を防ぎ、高炉の炉体、ダストキャッチャー及び炉頂圧発
電装置等の損傷を回避可能な高炉ダストの処理方法を提
供することを目的としている。【解決手段】高炉の乾式集塵機で捕集したダストを脱塩
素処理した後に、高炉内へ羽口を介して吹き込むことを
特徴とする高炉ダストの処理方法である。この場合、前
記脱塩素処理が、水洗、脱水及び乾燥であることが好ま
しい。また、前記乾燥を、微粉炭吹き込み設備の乾燥機
で行ない、微粉炭と共に及び／又は単独で高炉内へ羽口
を介して吹き込むのが一層好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、高炉ダストの処理
方法に係わり、詳しくは、銑鉄を溶製する高炉の排ガス
中に含まれるダストを、高炉で再利用する技術に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】銑鉄を溶製する高炉には、炉頂より鉄鉱
石類（鉄鉱石に限らず、焼結鉱や造滓剤としての各種鉱
石も含む）とコークスがそれぞれ交互に装入されると同
時に、炉下部に設けた羽口を介して空気又は酸素を富化
した空気が吹込まれる。その結果、炉内に装入されたコ
ークスが燃焼し、発生したＣＯガス及び熱を利用して、
鉄鉱石類の還元及び溶融が行なわれる。ここで、上記の
鉄鉱石類及びコークスとしては、いずれもある大きさを
もった塊状のものが用いられる。ところが、これら塊状
の鉄鉱石類及びコークスは、大塊を破砕、篩分を行なっ
て所定粒径に調整されているために、その調整で発生し
た粉がそれらに再度付着する。したがって、鉄鉱石類及
びコークスを炉内へ装入すると、それらに付着した粉状
の鉄鉱石類及びコークスも共に炉内へ装入される。そし
て、これらの粉の一部は、炉内で充填する前に、炉内を
上昇してくる高炉の排ガス（以下、単に高炉ガスとい
う）に伴われて炉頂から排出され、高炉ガス中のダスト
として回収されている。

【０００３】一般に、その高炉ガス中のダストの回収
は、ダストキャッチャーと呼ばれる慣性力を利用した除
塵器で粗いダストを除去した後、更に細かいダストを乾
式あるいは湿式の集塵機を用いて行なわれている。近年
は、この高炉ガスの圧力を利用した炉頂ガス発電の実施
が普及しているが、その際、乾式集塵が行なわれた高炉
ガスの方が顕熱が高く、しかもガス体積が大きいので、
発電量が大きくなる。そのため、乾式集塵を行なう高炉
が増えてきている。

【０００４】また、乾式集塵機で分離、回収されたダス
トは、前記した鉄鉱石類やコークスから由来するものが
多いため、鉄分や炭素分を多く含んでいる。そして、こ
れを高炉で再利用するに当たっては、従来から焼結鉱を
製造する原料に混合していた。しかしながら、この利用
方法は、焼結鉱の製造コストに影響を与えるという点
で、経済的には最善ではなかった。

【０００５】そこで、特開平６−２５７２４５号公報
は、乾式集塵機で捕集分離した高炉ダストを、乾燥状態
のまま高炉ガスを搬送ガスとした気送により該集塵機か
ら貯留タンクヘ集積し、その後羽口を介して吹き込む技
術を開示している。このようにすれば、一旦焼結鉱にし
なくても直接的に再利用できるからである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、乾式集
塵機で捕集される高炉ダストには、少量ながら塩素が含
まれている。この塩素は、前記の鉄鉱石類やコークスそ
のものに含まれているもの及び鉄鉱石類等がヤード等に
堆積保管されている間に付着するもの等、由来は様々で
あるが、いずれにしても、高炉ダスト中に、該高炉の原
料である鉄鉱石類及びコークスから塩素が混入すること
は避けられない。

【０００７】特開平６−２５７２４５号公報に開示され
た技術では、乾式で集塵したダストをそのまま高炉へ吹
き込むために、高炉ダスト中に含まれている塩素が再度
炉内へ投入される。この塩素の循環が繰り返されて行く
と、高炉内に滞留する塩素量の増加、さらには高炉ガス
やダスト中の塩素濃度の上昇を避けることができない。
また、塩素は、高炉内壁を形成するレンガの融点を低下
させる効果を有しており、炉体に悪影響を及ぼす可能性
がある上に、前記ダストキャッチャーの壁や炉頂圧発電
装置のタービン翼を腐食させるといった問題をも引き起
こす。そのため、高炉内での塩素量の増加は、是非とも
回避しなければならない。

【０００８】本発明は、かかる事情に鑑み、高炉ダスト
を高炉において有効、かつ経済的に再利用すると共に、
炉内での塩素の循環濃化を防ぎ、高炉の炉体、ダストキ
ャッチャー及び炉頂圧発電装置等の損傷を回避可能な高
炉ダストの処理方法を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】発明者は、上記目的を達
成するため鋭意研究を重ね、その成果を本発明に具現化
した。

【００１０】すなわち、本発明は、高炉の乾式集塵機で
捕集したダストを脱塩素処理した後に、当該高炉内へ羽
口を介して吹き込むことを特徴とする高炉ダストの処理
方法である。この場合、前記脱塩素処理が、水洗、脱水
及び乾燥であることが好ましい。また、前記乾燥を、微
粉炭吹き込み設備の乾燥機で行ない、微粉炭と共に及び
／又は単独で高炉内へ羽口を介して吹き込むのが一層好
ましい。さらに、前記乾燥に代え、前記脱水後のダスト
に水を加えてスラリーとし、高炉内へ羽口を介して吹き
込むようにしても良い。

【００１１】本発明によれば、高炉へ吹き込まれるダス
トから塩素が除去され、高炉内に滞留したり、排ガス処
理装置を循環する塩素の量が低減するようになる。その
結果、高炉ダストが高炉において有効、かつ経済的に再
利用されると共に、高炉の炉体、ダストキャッチャー及
び炉頂圧発電装置等の損傷が従来より抑制される。

【００１２】

【発明の実施の形態】高炉ガスの湿式集塵機としては、
従来より水を用いるスクラバー及びシックナを利用した
方式のものがある。しかし、それらは、前記したよう
に、炉頂発電の実施には不利となるので、本発明では、
高炉ガスを乾式集塵機で処理することにした。その一例
としては、図３に示すように、高炉１の炉頂から排出さ
れた高炉ガス２中の比較的粗いダストを除塵する前記ダ
ストキャッチャー３と、乾式集塵機４（例えば、バグフ
ィルタ等）と、該乾式集塵機４で清浄にされたガスが供
給されて発電を行なう炉頂発電機５と、その排ガスを貯
えるガスタンク６と、その清浄にされたガスを搬送ガス
７に用い、集塵したダスト８を羽口９へ吹き込むために
一時貯める貯留タンク１０と、同時に羽口９へ送る微粉
炭の保持タンク１１とで構成されたものがある。

【００１３】本発明は、かかる乾式集塵機を利用した高
炉ダストの処理方法の改善を図るものである。

【００１４】まず、本発明では、図１に示すように、乾
式集塵機４の一例としてバグフィルタを採用し、そこで
捕集したダスト８を該集塵機４の下部に設けたダストホ
ッパ１２へ一時的に滞留させる。滞留させたダスト８
は、該ダストホッパ１２からバルブ１３を介してホッパ
下へ排出するが、その際に、排出したダストを洗浄水で
流してシックナ１４で貯留する。シックナ１４の底部に
濃縮するダストは、スラリーポンプでデカンタや遠心分
離機、フィルタプレス等の脱水機１５で脱水後、ロータ
リーキルンやスプレードライヤ等の乾燥機１６による乾
燥を行なうようにした。つまり、この間に、ダストが含
有する塩素を洗浄させるのである。そして、乾燥後のダ
ストは、吹き込み装置１７へ送給され、そこから高炉１
の羽口９へ吹き込みが行なわれる。

【００１５】なお、ロータリーキルンを用いて乾燥する
場合は、乾燥後のダストをボールミル等の解砕機（図示
せず）を用いて解砕し、吹き込みし易い粒径に揃えるよ
うにしても良い。一般に、乾式集塵により固気分離した
ダストは、原料中の微粉や炉内の高温により蒸発した成
分が気流中で凝縮した粒子であって、平均粒径で１０μ
ｍ程度の極めて微細で軽量な物であるため、これを高炉
の羽口へ吹き込むために気送するのは難しい粒子であ
る。この点で、本発明では、湿式処理した後に乾燥する
という工程を有しているために、乾燥時に微細な粒子同
士の凝縮が起こり、数十μｍ以上の気送に適した粒子を
形成するのに有効である。

【００１６】かかる本発明によれば、シックナ１４や脱
水機１５にて固液分離を行なう際に、ダスト中に含まれ
る塩素の大半が洗浄水中へ溶出する。その結果、乾燥し
て得られる乾燥ダストの塩素量は、乾式集塵機４で高炉
ガス２から分離された時に比べて２％程度まで低減でき
る。従って、そのダストを羽口９を介して高炉１内へ吹
込んでも、高炉１内で塩素の濃縮はほとんど起こらない
ことになる。

【００１７】次ぎに、本発明者は、一般に行われている
高炉への微粉炭吹込み設備の利用も検討した。高炉の微
粉炭吹込み設備は、石炭の貯留設備と、その貯留設備か
ら切り出した石炭を粉砕および乾燥する乾燥ミルと、該
乾燥ミルで乾燥された微粉炭をミルから気流に乗せて微
粉炭タンクヘ送る送給ルートと、該微粉炭タンクから乾
燥された微粉炭を受け入れて、高炉羽口へ微粉炭を圧送
する吹き込み装置とを備えている。従って、このような
微粉炭吹込み設備を利用すると、ダストの乾燥〜羽口へ
の吹込みまでの工程に必要な設備を、既設の微粉炭吹込
み設備で流用し、設備コストの削減を図ることができる
と考えた。

【００１８】具体的には、図１を用いて説明した本発明
に係るダストの処理工程で使用する乾燥機１６に代え
て、図２に示すように、高炉１の微粉炭吹込み設備の乾
燥ミル１８を利用するようにしたのである。この乾燥ミ
ル１８へ前記した脱水後のダストを送ると、該ダストを
微粉炭と共に乾燥し、高炉１へ吹き込むことが可能とな
るし、微粉炭を吹き込まない時には、ダスト単独での乾
燥にも利用できる。

【００１９】また、高炉から発生する乾式集塵ダスト
は、内容積５０００ｍ³程度の大型高炉でも一日に４０
〜５０ｔ程度の量である。そのため、高炉操業に合わせ
て連続的にダストの吹込みを行なうとすると、２トン／
時程度の吹き込み量になるので、乾燥装置としては小さ
なもので良い。乾燥工程のような熱エネルギーを別途使
用する装置を使用したのでは、装置の稼動が非効率的に
なり易い。そこで、本発明のように、微粉炭吹込みと同
時に行なうのは、経済面で非常に有効である。

【００２０】以上の説明では、湿式処理後に乾燥したダ
ストを、該ダストを排出した高炉へ戻す例を図１,図２
で示したが、本発明では、必ずしもダストが発生した高
炉へ乾燥後のダストを吹き込む必要はない。高炉を同時
に２基以上稼動している製鉄所においては、各高炉から
発生したダストをまとめて脱塩素処理し、いずれかの高
炉へ集中的に吹き込むことも可能である。そのようにす
ることで、脱塩素処理設備及び高炉へのダスト吹き込み
設備を、すべての高炉が持つ必要がない。本発明により
ダスト中の塩素を低減しているために、各炉から発生し
たダストを一つの炉へ集中して吹き込みしても、塩素濃
縮といった問題は発生しない。

【００２１】さらに、本発明者は、上記した脱水後のダ
ストは、その段階ですでに脱塩素がなされていることに
着眼し、そのダストに水を加えてスラリーとなし、該ス
ラリーをそのままの状態で高炉の羽口から吹き込むよう
にした。一般に高炉では、大気中の湿分変動による炉内
反応の変動を抑制するために、羽口から吹き込む送風
（熱風）中に蒸気あるいは水を添加して、常時一定量の
送風湿分に調整することが行われる。そこで、脱水後の
ダストを乾燥せずに羽口から吹き込み、送風中への水添
加と同等の働きをさせることにしたのである。

【００２２】具体的には、図４に示すように、乾式集塵
機４の一例としてバグフィルタを採用し、そこで捕集し
たダスト８を該集塵機４の下部に設けたダストホッパ１
２へ一時的に滞留させる。滞留させたダスト８は、該ダ
ストホッパ１２からバルブ１３を介してホッパ下へ排出
するが、その際に、排出したダストを洗浄水で流してシ
ックナ１４で貯留する。シックナ１４の底部に濃縮する
ダストは、スラリーポンプでデカンタや遠心分離機、フ
ィルタプレス等の脱水機１５で脱水する。そして、図１
や図２に示した前記発明のようにロータリーキルンやス
プレードライヤ等の乾燥機による乾燥を行なわずに、混
合槽２１で水と混合してスラリーとし、スラリーポンプ
２２を介して高炉の羽口へ搬送して吹き込むのである。
なお、スラリ中のダスト含有率については、本発明では
特に限定しないが、１０〜５０質量％であることが好ま
しい。その範囲にあれば、吹き込みが容易であるし、ま
た送風湿分の調整が行い易いからである。

【００２３】

【実施例】炉内容積５０００ｍ³の高炉において、図２
に示したように、乾式集塵ダストをシックナ１４にて脱
塩素処理を行い、脱水機１５で脱水後に微粉炭吹き込み
設備の乾燥ミル１８へ供給して微粉炭と一緒に乾燥し、
高炉羽口へ吹き込んだ。約６ケ月の間、乾式集塵ダスト
は、１日の発生量が平均約５０トン程度であり、これを
全量羽口へ吹き込んだ。６ケ月経過後の高炉休風補修工
事の際に、炉頂発電機５の内部点検を行ったが、羽根、
ケーシング等での塩素による腐食等は見られず、ダスト
の循環による塩素の濃化等の問題は生じなかった。

【００２４】また、この高炉において、脱水機１５で脱
水したダストを、図４に示すように、混合槽２１内で水
と混合してスラリー（固形分５０質量％）にし、これを
スラリーポンプ２２で高炉の羽口へ吹き込む操業を１ケ
月行った。この期間の高炉の送風量は、７０００ｍ
³（標準状態）／ｍｉｎであったが、ここへ前記したス
ラリーを供給することで、ダストの羽口への吹き込みと
同時に送風中への湿分添加を行った。この期間中の操業
において、送風中湿分の管理目標は、４０ｇ／ｍ³（標
準状態）であったが、大気湿分は、ほぼ１０〜１５ｇ／
ｍ³（標準状態）であった。従って、従来はその差分の
湿分を送風中へ水蒸気を添加することで補う必要があっ
た。

【００２５】これに対して、前記した本発明に係る操業
では、固形分５０質量％（すなわち、水分５０質量％）
のスラリーを羽口へ１００トン／日（乾ダスト５０トン
／日に相当）吹き込んだため、水分を５０トン／日（３
５ｋｇ／ｍｉｎ）吹き込んだことになる。これは、送風
量７０００ｍ³（標準状態）／ｍｉｎへ水分を５ｇ／ｍ3
（標準状態）添加したことと等価である。つまり、この
スラリー吹き込みにより、送風空気への水蒸気添加量を
５ｇ／ｍ³（標準状態）低減させることができ、水蒸気
の使用量低減が可能となり、本発明は、高炉での銑鉄製
造コストの低減に寄与できた。

【００２６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明により、高炉
ダストに含まれる炭素、鉄分を有効に高炉内へ戻すこと
ができ、経済的な銑鉄の製造が可能となる。また、高炉
から発生する乾式集塵ダストを高炉へ吹き込んでも、炉
内での塩素の濃縮が起きず、高炉の炉体、ダストキャッ
チャー及び炉頂圧発電装置の塩素による損傷を回避する
ことができる。さらに、本発明では、乾式集塵ダストを
一旦湿式処理した後に乾燥することで、微細な粒子が擬
似粒子となって粒径が拡大し、高炉の羽口へ気送して吹
き込む際に、粉体輸送における配管詰まり等の問題が起
き難いという効果がある。特に、ダストの乾燥から吹き
込みまでの工程を微粉炭吹き込み設備と共用すること
で、比較的使用量の少ないダストの乾燥吹き込みに必要
な装置の新規建設を省略でき、本発明は、効率的な高炉
設備の運用にも貢献する。さらに加えて、本発明では、
脱水後のダストを乾燥せずに水を加えてスラリーとし、
そのままの状態で高炉へ吹き込み、送風湿分の調整に利
用するようにした。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る高炉ガスの処理方法を説明するフ
ロー図である。

【図２】本発明に係る高炉ガスの処理方法の別形態を説
明するフロー図である。

【図３】乾式集塵機を用いた従来の高炉ダストの処理方
法を示す図である。

【図４】脱水後のダストを乾燥せずに、水と混合して高
炉へ吹き込む本発明のフロー図である。

【符号の説明】

１高炉２高炉ガス３ダストキャッチャー４乾式集塵機５炉頂発電機６ガスタンク７搬送ガス８ダスト９羽口１０貯留タンク１１保持タンク１２ダストホッパ１３バルブ１４シックナ１５脱水機１６乾燥機１７吹き込み装置１８乾燥ミル１９貯炭槽２０微粉炭タンク２１混合槽２２スラリーポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｆ２７Ｄ 17/00 １０５Ｂ０９Ｂ 3/00 ３０３ＬＦターム(参考） 4D004 AA36 AB06 CA40 CA42 CA50 4K001 AA10 BA14 CA06 CA09 CA49 GA02 4K012 BD07 4K056 AA01 DB21 DB23 DB29

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】高炉の乾式集塵機で捕集したダストを脱
塩素処理した後に、高炉内へ羽口を介して吹き込むこと
を特徴とする高炉ダストの処理方法。
【請求項２】前記脱塩素処理が、水洗、脱水及び乾燥
であることを特徴とする請求項１記載の高炉ダストの処
理方法。
【請求項３】前記乾燥を、微粉炭吹き込み設備の乾燥
機で行ない、微粉炭と共に及び／又は単独で高炉内へ羽
口を介して吹き込むことを特徴とする請求項２記載の高
炉ダストの処理方法。
【請求項４】前記乾燥に代え、前記脱水後のダストに
水を加えてスラリーとし、高炉内へ羽口を介して吹き込
むことを特徴とする請求項２記載の高炉ダストの処理方
法。